Tierhaltung | 06. August 2015

Biokohle macht Gülle geruchsärmer

Von Dr. Carola Holweg, Merzhausen
In einem Projekt auf dem Mathislehof in Buchenbach-Unteribental im Landkreis Breisgau-Hochschwarzwald wurde unter anderem untersucht, inwieweit der Zusatz von Biokohle (Holzkohle) den Güllegeruch reduziert. Die Studie wurde in diesem Frühsommer abgeschlossen. Hier die Ergebnisse.
Ansetzen der Güllefässer am Mathislehof im November 2013
Mit der  Studie   sollte der Effekt der Geruchsbindung, der für Aktivkohlen ja bekannt ist, genauer geprüft werden. Dabei ging es auch um  lokale Stoffkreisläufe: Verkohlung von Restmaterial aus der Landschaftspflege oder eigenem Restholz und Einsatz der Kohlen für nachhaltige Anwendungen vor Ort (siehe Kasten).
Josef Andris vom Mathislehof stellte für den Versuch  Rindergülle sowie eine von zwei Prüf-Kohlen zur Verfügung: Kohlereste aus dem eigenen Holzvergaser-BHKW mit Waldholzhackschnitzeln als Quelle. Als zweite Prüf-Kohle kam Holzkohle aus gerodeten Weinstöcken zum Einsatz (Quelle: Carola Holweg, Projekt „Carbo-Mob”, mobile Verkohlung).
Im November 2013 wurden Güllefässer mit den Biokohlen (Holzvergaser- und Weinstockkohle) in einer niedrigen und  einer sehr hohen Dosis angesetzt. Ein Fass ohne Kohle diente als Kontrolle. Nach wenigen  Monaten Stalllagerung wurden  Proben für Blindgeruchstests entnommen. Den Testpersonen wurden zunächst Fragen im paarweisen Probenvergleich gestellt: „Welcher der beiden Becher riecht neutraler?” Als nächstes war die Geruchsintensität dreier Proben auf einer zehnstufigen Skala einzuordnen. So  konnte die Reihung der Gülleansätze von „stark riechend” nach „nicht riechend” auch quantifiziert werden.
An einem Strang gezogen
Die Studie  auf dem Mathislehof wurde   von Dr. Carola Holweg (Nachhaltigkeits-Projekte, Merzhausen, www.carola-holweg.de) durchgeführt und   vom Badenova-Innovationsfonds für Klima- und Wasserschutz  gefördert.  Dieser Fonds  unterstützt  regionale Projekte von technischen Entwicklungen bis hin zur Umweltpädagogik. Auf dessen Internetseite findet sich auch der Bericht von Dr.  Holweg zum Projekt Carbo-Mob, in dem sie eine mobile Verkohlung für Material aus Landschaftspflege oder Weinbau entwickelt hat:
www.badenova.de/mediapool/media/dokumente/unternehmensbereiche_1/stab_1/innovationsfonds/abschlussberichte/2011_10/2011-12_AB_mobile_Verkohlung.pdf
Die Universität Freiburg (Bodenökologie) sowie die Technische Universität Graz (Lebensmittelchemie und Humansensorik) beteiligten sich an dem Projekt  vor allem messtechnisch.
Stickstoff wird gebunden
Versuchsperson im Blindgeruchstest: Gülle mit und ohne Biokohle
Die Auswertung brachte ein eindeutiges Ergebnis: Je mehr Kohle in der Gülle war, desto schwächer  empfanden Menschen die Gerüche aus der Gülle. Schon die geringe Kohledosis reichte aus, um den Güllegeruch um 25–40 % zu senken.  Messungen an der TU Graz bestätigten die Unterschiede, die sich beispielsweise an geruchsstarken Komponenten wie 4-Ethylphenol und Merthylindol verdeutlichten. Die Holzvergaserkohle schien noch besser zu funktionieren als Weinstockkohle, was vielleicht mit ihrer höheren  Herstellungstemperatur (oberflächenerweiternd) zu tun hat.
Holzkohle hat stark adsorptive Eigenschaften und bindet dadurch viele Stoffe, darunter auch Wasser und Nährstoffe. Für die Landwirtschaft ist besonders die Bindung von Stickstoff in Form von Nitrat und Ammonium interessant. Die Nährstoffe sollen dabei nicht nur gebunden und damit weniger leicht ausgewaschen werden, sondern auch  für Pflanzen verfügbar bleiben. Dies ist der Fall, wenn frisch produzierte Kohle genügend mit Nährstoffen „aufgeladen” wurde. Kohle als Zusatz zum Güllelager oder  als Einstreu im Stall  erfüllt diese Voraussetzung.
Im Biotest mit Regenwürmern zeigte die Mit-Verwendung von Kohle im Wirtschaftsdünger ein interessantes Ergebnis. Für die Tiere war Boden, dem Gülle plus Kohle zugesetzt wurde, zum Teil noch attraktiver, als wenn er nur Gülle enthielt. Frühere Studien zeigten ähnliche Ergebnisse für Grünschnittkompost. Im Fall der Rindergülle behagte den Regenwürmern Weinstockkohle etwas mehr als Holzvergaserkohle. Offenbar reagieren die  Tiere noch auf andere Stoffe.  Diese könnten auch von der Kohle selbst herrühren. Auf das  holzige Ausgangsmaterial hatten immerhin Brennkammertemperaturen von 350–500 °C (Weinstockkohle) bis 500–600 °C (Holzvergaserkohle) eingewirkt.
Auf welche Stoffe die unterschiedliche Akzeptanz zurückgeht, ist nicht bekannt, doch wiesen die Kohleproben deutliche Gehaltsunterschiede für Substanzen auf, wie sie auch bei  verbranntem Grillgut entstehen. PAK (polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe) werden nur langsam abgebaut und stehen bei vermehrter Aufnahme unter dem Verdacht, krebserregend zu sein. Deshalb gibt es Grenzwerte. Je nach Holzvergasersystem (Augenmerk auf Energiegewinn statt auf Kohleproduktion) werden hier schon mal höhere Gehalte gefunden, was auch von der Beschaffenheit und Feuchte des Ausgangsmaterials abhängt. Um den Boden zu schützen, muss also jede Kohle auf solche Stoffe hin geprüft werden. Das Carbo-Mob-System zeigte sich hier über viele Ausgangsmaterialien hinweg stabil und auch am Mathislehof wird die Kohlequalität aus dem Holzvergaser zukünftig noch genauer beobachtet.
Die nur ein Jahr verfolgten Stoffflüsse nach der Gülleausbringung auf Grünland lassen laut dem Freiburger Institut für Bodenökologie keinen Schluss auf eine veränderte Dünger-Effizienz von Gülle mit Kohlezusatz  zu. Der jetzige Kohleauftrag  entspricht einer Aufbringungsmenge von nur 0,08 t/ha beziehungsweise 0,4 t/ha. Bei wiederholtem Kohleauftrag und stärkerer Einarbeitung der Kohlen in den Boden können sich andere Effekte einstellen, wie sich in anderen Biokohle-Studien zeigte.
Und die Kosten?
Die Vorteile einer Geruchsreduktion von Gülle durch   Kohlezusatz liegen direkter auf der Hand. Für einen Tierhaltungsbetrieb mit  Gülledüngung könnte dies eine  Maßnahme sein, um eine stärkere Akzeptanz bei der Bevölkerung zu erreichen. Die Anwendung selbst ist wenig aufwendig, die wirtschaftliche Seite hängt stark von den Kosten für die Kohle ab. Kohle aus dem eigenen Holzvergaser  ist natürlich kostengünstig, jedoch eher ein Einzelfall. Für den Zukauf von Kohle spielt der Preis eine wichtige Rolle. Wenn auch schon Kohlegaben von 4–8 kg/m3 Gülle ausreichen, um die  Gerüche zu reduzieren,  so wäre bei einem Bestand von 60 Rindern und 900 m3 Gülle pro Jahr mit Kosten  von mindestens  1000 Euro jährlich zu rechnen. In Siedlungsnähe könnte die Anwendung auf ortsnahe Flächen beschränkt werden.
Beim Zukauf sollte man  regional hergestellte Kohle   bevorzugen. Wenn die Kohle zudem aus Restmaterial gemacht wurde, das für energetische Zwecke nicht nutzbar ist, und die Unbedenklichkeit der Kohle sicher ist,  dann wäre die geforderte nachhaltige Anwendung von Biokohle erst richtig stimmig.